Kühlketten überwachen Mit 0G-Netzen für sichere Impfstoffe sorgen

Autor / Redakteur: Benjamin Brown / Manfred Klein

Der Kampf gegen die COVID-19-Pandemie ist eine weltweite Mammutaufgabe. Mittlerweile läuft die Verteilung der Vakzine aber unter Hochdruck. Produktion und Auslieferung der Impfdosen liefen schneller an, als bei jedem anderen Impfprogramm vorher. Doch das Tempo hat den pharmazeutischen Lieferketten nur sehr wenig Zeit gelassen, sich diesen Anforderungen anzupassen.

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Sind Überwachungssensoren so günstig, dass man sie in jede Verpackung legen kann, kann jede einzelne Charge individuell überwacht werden
Sind Überwachungssensoren so günstig, dass man sie in jede Verpackung legen kann, kann jede einzelne Charge individuell überwacht werden
(© 2020 Shutterstock)

COVID-19-Impfstoffe stellen ganz besondere Anforderungen an die Lieferketten, da sie ununterbrochen gekühlt und somit in einem Kühl- oder gar Gefrierschrank gelagert werden müssen, um ihre Wirksamkeit zu erhalten. Für die Lieferanten bedeutet dies, dass sie entsprechende Maßnahmen ergreifen müssen, um die Kühlkette zu wahren und gleichzeitig sicherzustellen, dass die Lagerung innerhalb des vorgegebenen Temperaturkorridors gehalten wird.

Bei allen Herausforderungen gibt es jedoch ein Gutes: Die Überwachung von Kühlketten ist kein Novum. Es gibt sie beispielsweise seit Jahrzehnten in massenmarkttauglicher Auslegung für die Lebensmittelindustrie, wo sie die steigende Nachfrage nach strengeren Verfahren für die Lebensmittelsicherheit unterstützen. Das Ausmaß der COVID-19-Pandemie und durch die besonders sensiblen neuen Impfstoffe löst die Gesundheitsbranche aktuell die Lebensmittelindustrie als Hauptnutzer von Überwachungslösungen von Kühlketten ab. Nur durch die frühzeitige Erkennung von Temperaturüberschreitungen kann man nämlich rechtzeitig intervenieren und in Folge das Verderben der wertvollen Waren vermeiden.

Von Fabriken bis hin zu Endbenutzern Verluste vermeiden

Dabei hat die Weltgesundheitsorganisation WHO definiert, wann eine Temperaturüberschreitung auftritt: immer dann, wenn ein pharmazeutisches Produkt Temperaturen außerhalb des für die Lagerung und den Transport vorgeschriebenen Bereichs ausgesetzt ist. Dies geschieht häufig, wenn die Kühlkette bei Lagerung und Transport falsch gehandhabt wird. Das führt nicht nur zu Einschränkungen in der Wirkung der pharmazeutischen Produkte, sondern auch zu hohen finanziellen Verlusten.

Vor 2020 wurden laut dem IQVIA Institute for Human Data Science die Kosten für Verluste im Zusammenhang mit dem Bruch der Kühlkette allein im medizinischen Umfeld auf 35 Milliarden US-Dollar geschätzt. Da die weltweite Einführung der COVID-19-Impfstoffe erst Ende 2020 begann, wird diese Zahl im Jahr 2021 voraussichtlich deutlich ansteigen – insbesondere aufgrund spezifischer Temperaturanforderungen und der zusätzlichen Kosten, welche in die Temperaturüberwachung investiert werden müssen.

Da weltweit Milliarden von Impfstoffdosen benötigt werden, wird jeder Verlust durch Transport- oder Logistikprobleme in der Kühlkette zu Verzögerungen bei den Impfprogrammen führen. Das wird wiederum negative soziale und gesundheitliche Auswirkungen haben. Die Verluste von Impfstoffen werden auch Gesundheitsämter, Krankenhäuser und Apotheken belasten, da sie nicht nur Zeit, Manpower und Ressourcen in die notwendige zusätzliche Beschaffungen inklusive Bestandsverwaltung und Berichterstattung investieren müssen. Sie verlieren zudem auch noch sinnlos Zeit und Geld bei der Entsorgung der nicht mehr nutzbaren Impfdosen.

Für Pharmahändler wird die Herausforderung noch größer sein, da Thermoverpackungen und Temperaturüberwachungslösungen zur Vermeidung von Temperaturüberschreitungen von einigen Impfstoffherstellern nicht angeboten werden und entsprechend von den Händlern selbst organisiert und eingesetzt werden müssen.

Glücklicherweise kann sich die Gesundheitsbranche bei diesen neuen Herausforderungen jedoch auf Kommunikationstechnologien wie 0G-Netze verlassen, mit der auf der ganzen Welt der Status der Impfdosen von der Produktionsanlage bis zum Patienten im Impfzentrum oder der Arztpraxis durchgehend sichtbar gemacht werden kann. 0G-basierte IoT-Sensoren können nämlich problemlos in Pakete gelegt oder an Paletten montiert werden, um über die gesamte Lieferkette hinweg konstant Daten zu sammeln und zu übermitteln.

Solche IoT-Sensoren erhöhen die Sichtbarkeit der Produkte innerhalb der Lieferkette und werden in einigen Fällen bereits für temperaturempfindliche Pharmazeutika eingesetzt, um Schwachpunkte entlang der Supply Chain zu identifizieren – wie etwa die Identifizierung eines Ortes, an dem es immer wieder mal zu Temperaturüberschreitungen kommt. Die Sensoren helfen so, mögliche Schwachstellen beim Transport zu ermitteln und abzustellen.

Natürlich gibt es auch Lösungen, die nicht die Waren selbst, sondern lediglich das Transportmittel, zum Beispiel den LKW, überwachen. Bei solchen Lösungen finden die Auslegung der Temperaturdaten jedoch oftmals nur in dem Moment statt, indem der LKW mit Arzneimitteln be- oder entladen wird. Dies hat zur Folge, dass bei einer Temperaturüberschreitung während des Transports niemand alarmiert wird. Oftmals weiß man dann später nur relativ ungenau, wo es passiert ist und auch nicht, welcher Teil der Ladung genau betroffen ist. Darüber hinaus basieren Lösungen, die nur den LKW-Laderaum überwachen, im Allgemeinen auf Technologien, die für Schwellen- und Entwicklungsländer oft zu teuer sind.

Günstiger sind mobil einsetzbare, batteriebetriebene IoT-Sensoren, deren Daten über das 0G-Netz gesendet werden können, und mit denen beispielsweise die Impfdosen kontinuierlich überwacht werden können – auch was ihre Geoposition betrifft. So wird eine lückenlose HACCP-Dokumentation zur Einhaltung der Kühlketten möglich. Das gelingt sogar fälschungssicher, wenn die Daten direkt beim Empfang in eine Blockchain geschrieben werden.

Solche IoT-Sensoren können überall nachgerüstet und direkt in der Verpackung angebracht werden, um die Temperatur einer jeden Versandeinheit ab dem Versand der Impfstoffe bis zum Ziel kontinuierlich zu überwachen. Böten Pharmahändler oder Hersteller von Thermoverpackungen solche Lösungen an, könnten sie für Gesundheitsämter und Impfzentren sowie für die kommende Versorgung der niedergelassenen Ärzte einen enormen Mehrwert durch transparente und kontinuierliche Qualitätssicherung bieten.

Der Nutzen des 0G-Netzes für Entwicklungsländer

Die sichere und rechtzeitige Verteilung von Impfstoffen ist selbst für Industrieländer komplex. Für Entwicklungsländer stellt sie allerdings eine noch viel größere Herausforderung dar – dies gilt vor allem in Afrika südlich der Sahara, Südamerika und Asien, wo das Klima nicht so gemäßigt ist wie in Mitteleuropa.

Laut Toby Peters, Professor für das Wissenschaftsfeld der „Cold Economy“ an der Universität Birmingham, „ist das Problem besonders akut im globalen Süden, wo die Strukturen ländlich sind und in den Dörfern nicht einmal ein funktionierender Kühlschrank für Impfstoffe zur Verfügung steht.“ Darüber hinaus sind Übertragungstechnologien, die traditionell bei der Nachverfolgung und Überwachung von Temperaturwerten verwendet werden – beispielsweise WLAN, Bluetooth und 4G/LTE – für Entwicklungsländer häufig immer noch zu teuer. Ein weiteres Problem kann außerdem immer dann auftreten, wenn es möglicherweise vor Ort keine Personen gibt, die solche Lösungen unabhängig bereitstellen und warten können.

IoT-Sensoren mit 0G-Anbindung sind als „Plug&Play“-Sensoren dagegen einfach und unkompliziert einzusetzen. Sie können folglich dazu beitragen, solche Hürden deutlich leichter zu meistern und Kosten zu senken, da für ihren Einsatz nur begrenzt Schulungen notwendig oder zusätzliche Ressourcen zur Implementierung der Lösung erforderlich sind. Hinzu kommt, dass das 0G-Netz weltweit verfügbar ist und keine Roaminggebühren für die Nutzer entstehen. Und: Das 0G Netz muss - im Vergleich zu den in Eigenregie betriebenen LPWAN-Netzen - nicht selbst aufgebaut und gepflegt werden.

Ein weiterer Pluspunkt: IoT-Lösungen auf der Basis von 0G können zur besseren Überwachung der Bestände nicht nur in den Industrieländern sondern auch weltweit eingesetzt werden – und somit dazu beitragen, dass gegebenenfalls überschüssige Impfstoffe reibungsloser auf Entwicklungsländer umverteilt werden können.

Fazit

„Impfstoffe für alle“ ist zu einem der wichtigsten Themen für Regierungen und globale NGOs geworden und eine wesentliche Voraussetzung, um die COVID-19-Pandemie zu beenden. Mit IoT-Lösungen, wie sie über das 0G-Netz betrieben werden, können das Gesundheitswesen und die Pharmaindustrie kostengünstig eine bessere Überwachung der Lieferkette gewährleisten, um die Integrität der transportierten Impfstoffe zu unterstützen und damit zur weltweiten Verbreitung von Impfstoffen beizutragen – was die Welt dem Ende dieser Pandemie einen Schritt näherbringt.

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